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摘要：针对长输管道，介绍了顶管施工的必要性及其优缺点，对顶管施工工艺进行了描述。主要阐述了顶管施工的质量控制技术，包括注浆减阻技术、中继间的应用技术、轴线控制及纠偏技术以及通风技术，对这些技术的要点进行了分析。
关键词：顶管 工艺 注浆 中继间 纠偏 通风
【中图分类号】TE973
1 顶管施工的必要性
长输管道通常会穿梭在城市间，如果开挖敷设地下管道势必会影响交通，给生活带来不便，尤其是人口众多的城市，交通阻断造成的经济损失也是巨大的。如果地面建构筑物较多，无法采用槽工艺进行地下管线施工，或开槽施工支护费用过大，易造成建筑物的破坏，以及施工垃圾堆放造成市区污染，给市民生活带来不便时，应采用顶管施工进行地下管道施工[1]。
2 顶管施工的特点
顶管施工不需要开挖面层，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河流等。所以它的优点是显而易见的[2]：
1）无需隔断交通；2）噪音以及震动都很小，对施工周遭的影响很小；3）可以在很深的地下敷设管道；4）可以安全地穿越铁路、公路，穿越障碍物；5）对施工周遭的影响很小；6）开挖部分仅仅只有工作坑和接收坑，土方开挖量小，而且安全；7）施工作业人员比开槽埋管少，工期短，更经济。
但顶管施工存在一些不足：
1）曲率半径小而且多种曲线组合在一起时，施工就非常困难；2）在软土层中容易发生偏差，而且纠偏困难，管道易产生不均匀下沉；3）推进时遇到障碍物处理困难。
3 顶管施工工艺
4 顶管施工质量控制
4.1 注浆减阻技术
目前实现长距离长输管道顶管施工质量保证技术，可通过注浆工艺来减小管材与土壤的摩擦阻力，采用注浆工艺润滑减阻后可以使顶距提高40%～70%。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土壤间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。
一般来说，由于在出洞阶段无法建立完整的泥浆套，因而泥浆用量较少，但当泥浆套建立好以后，泥浆的用量就随着顶进距离的延长而增加，顶进结束时，泥浆的用量达到理论值的数倍。泥浆的用量之所以随着顶进距离的延长而有较大增加，主要是补压浆造成的，因为随着线路的增加，补压浆的量要大大超过工具管尾部的压浆量。
管道外壁和土体间的摩阻力的大小是衡量泥浆减阻效果的标准。在出洞阶段，由于泥浆套无法建立，因而侧向摩阻力比较大，随着泥浆套的建立，摩阻力急剧减小。侧向摩阻力随着顶进距离的增加而逐渐减小，是和泥浆的用量随着顶进距离的延长而增加有直接关系的。
减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。顶进施工前要做泥浆配合比试验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。
4.2 中继间的应用技术
中继间适合用于长距离的管道。它是安装在一次顶进管子的某个部位，把这段一次顶进的管道分成若干个推进区间。在顶进过程中，先由若干个中继间按照先后顺序把管子推进一小段距离后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子，这样不断重复地一直把管子从工作坑顶到接收坑的一种顶管施工手段，管子顶通以后，中继间需要按照先后程序在拆除其内部油缸以后再合拢。如果是大口径、长距离的输送管道，可采用在中继间附近安装一台中继间油泵。
中继间的布置也很重要，合理的布置可以节省大量的资金，也可以节省很多后期处理工作。
4.3 顶管施工轴线控制及纠偏技术
頂管施工过程中，要对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相符合。施工时还需要对测量控制点进行复测，以保证测量的精度，以及顶进过程中轴线的偏离程度，时刻进行监控。
采用坐标法，根据设计的工作坑坐标以及接收坑坐标，直线顶管部分采用导线法，将控制点定在工作坑上。顶管顶进时，在机头中心设置一个光靶，根据光靶反映到的读数，即可知道目前机头的位置。对于曲线顶管部分，根据工作坑、接收坑、圆心坐标以及曲线半径，使用全站仪测出机头光靶坐标，即可知道机头偏差情况。
在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。
施工过程中，及时了解工具管的趋势对纠偏十分有利。如果轴线偏差较小，且趋势较好（沿设计方位），就可省去不必要的测量和纠偏，提供更多的顶进时间；如轴线偏差较小，但工具管前进趋势背离设计轴线方向，则要及时进行有效的纠偏，使工具管不致偏离较大。测量采用高精度的全站仪，激光经纬仪和水准仪。工具管内设有坡度板和光靶，坡度板用于读取工具管的坡度和转角，光靶用于激光经纬仪进行轴线的跟踪测量。
纠偏应在下管后尽早进行，注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化，同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。在顶进中经常发生顶管机头的旋转，影响出土、测量等，为了防止偏转过大，可改变切削刀盘的转动方向，在管内的相反方面增加重块。
4.4 通风技术
在长输管道顶管施工中，通风是一个不容忽视的问题，因为在长距离顶进过程的时间比较长，人员在管子中要消耗大量氧气，时间长了管内会缺氧，影响健康。另外，管内涂料也会散发一些有害气体，影响健康。还有，在作业过程中还会有一些粉尘浮游在空气中也会影响作业人员健康，最后还有钢管焊接过程中有许多有害烟雾，它不仅影响作业人员健康，而且也影响测量。所以必须进行通风。通风的形式有鼓风、抽风及二者组合。
鼓风式就是把风机置于工作坑的地面上，且在风口附近的环境要好一些，把地面上的新鲜空气通过鼓风机吹到掘进机或工具管内。鼓风式的缺点是通风距离不长，被驱散的浑浊空气会经过整个管道一直到达工作坑内。
抽风式是将抽风机安装在工作坑的地面上，把抽风管道一直通到挖掘面或挖掘机操作室内，风机在抽风时产生负压。风量要大，负压要高，这样才能得到满意的效果。抽风式通风过程中，浑浊的空气从吸入口沿风管排出管内，直到地面上，工作坑上部的新鲜空气不断对管内进行补充，通风效果好。如果距离较长，可以用两台抽风机串联使用。
两种混合使用即组合式通风可分为长鼓短抽和长抽短鼓。长鼓短抽是以鼓风机为主，抽风为辅的通风方法。长抽短鼓就是抽风为主，鼓风为辅。对于距离较长的情况，可将两台相同型号的风机串联起来使用。
5 结语
长输管道顶管施工由于其距离长的原因，就会有许多因素对顶管有制约作用，对施工工艺选择以及对施工质量的控制是关键。顶管技术是一门综合技术，在长输管道施工中应用越来越广，并且越来越成熟。
参考文献
[1] 何大鹏，陈磊. 顶管施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2010，3（9）：146-147.
[2] 余彬泉，陈传灿. 顶管施工技术册[M].人民交通出版社，北京.1998.29-32.
关键词：顶管 工艺 注浆 中继间 纠偏 通风
【中图分类号】TE973
1 顶管施工的必要性
长输管道通常会穿梭在城市间，如果开挖敷设地下管道势必会影响交通，给生活带来不便，尤其是人口众多的城市，交通阻断造成的经济损失也是巨大的。如果地面建构筑物较多，无法采用槽工艺进行地下管线施工，或开槽施工支护费用过大，易造成建筑物的破坏，以及施工垃圾堆放造成市区污染，给市民生活带来不便时，应采用顶管施工进行地下管道施工[1]。
2 顶管施工的特点
顶管施工不需要开挖面层，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河流等。所以它的优点是显而易见的[2]：
1）无需隔断交通；2）噪音以及震动都很小，对施工周遭的影响很小；3）可以在很深的地下敷设管道；4）可以安全地穿越铁路、公路，穿越障碍物；5）对施工周遭的影响很小；6）开挖部分仅仅只有工作坑和接收坑，土方开挖量小，而且安全；7）施工作业人员比开槽埋管少，工期短，更经济。
但顶管施工存在一些不足：
1）曲率半径小而且多种曲线组合在一起时，施工就非常困难；2）在软土层中容易发生偏差，而且纠偏困难，管道易产生不均匀下沉；3）推进时遇到障碍物处理困难。
3 顶管施工工艺
4 顶管施工质量控制
4.1 注浆减阻技术
目前实现长距离长输管道顶管施工质量保证技术，可通过注浆工艺来减小管材与土壤的摩擦阻力，采用注浆工艺润滑减阻后可以使顶距提高40%～70%。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土壤间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。
一般来说，由于在出洞阶段无法建立完整的泥浆套，因而泥浆用量较少，但当泥浆套建立好以后，泥浆的用量就随着顶进距离的延长而增加，顶进结束时，泥浆的用量达到理论值的数倍。泥浆的用量之所以随着顶进距离的延长而有较大增加，主要是补压浆造成的，因为随着线路的增加，补压浆的量要大大超过工具管尾部的压浆量。
管道外壁和土体间的摩阻力的大小是衡量泥浆减阻效果的标准。在出洞阶段，由于泥浆套无法建立，因而侧向摩阻力比较大，随着泥浆套的建立，摩阻力急剧减小。侧向摩阻力随着顶进距离的增加而逐渐减小，是和泥浆的用量随着顶进距离的延长而增加有直接关系的。
减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。顶进施工前要做泥浆配合比试验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。
4.2 中继间的应用技术
中继间适合用于长距离的管道。它是安装在一次顶进管子的某个部位，把这段一次顶进的管道分成若干个推进区间。在顶进过程中，先由若干个中继间按照先后顺序把管子推进一小段距离后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子，这样不断重复地一直把管子从工作坑顶到接收坑的一种顶管施工手段，管子顶通以后，中继间需要按照先后程序在拆除其内部油缸以后再合拢。如果是大口径、长距离的输送管道，可采用在中继间附近安装一台中继间油泵。
中继间的布置也很重要，合理的布置可以节省大量的资金，也可以节省很多后期处理工作。
4.3 顶管施工轴线控制及纠偏技术
頂管施工过程中，要对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相符合。施工时还需要对测量控制点进行复测，以保证测量的精度，以及顶进过程中轴线的偏离程度，时刻进行监控。
采用坐标法，根据设计的工作坑坐标以及接收坑坐标，直线顶管部分采用导线法，将控制点定在工作坑上。顶管顶进时，在机头中心设置一个光靶，根据光靶反映到的读数，即可知道目前机头的位置。对于曲线顶管部分，根据工作坑、接收坑、圆心坐标以及曲线半径，使用全站仪测出机头光靶坐标，即可知道机头偏差情况。
在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。
施工过程中，及时了解工具管的趋势对纠偏十分有利。如果轴线偏差较小，且趋势较好（沿设计方位），就可省去不必要的测量和纠偏，提供更多的顶进时间；如轴线偏差较小，但工具管前进趋势背离设计轴线方向，则要及时进行有效的纠偏，使工具管不致偏离较大。测量采用高精度的全站仪，激光经纬仪和水准仪。工具管内设有坡度板和光靶，坡度板用于读取工具管的坡度和转角，光靶用于激光经纬仪进行轴线的跟踪测量。
纠偏应在下管后尽早进行，注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化，同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。在顶进中经常发生顶管机头的旋转，影响出土、测量等，为了防止偏转过大，可改变切削刀盘的转动方向，在管内的相反方面增加重块。
4.4 通风技术
在长输管道顶管施工中，通风是一个不容忽视的问题，因为在长距离顶进过程的时间比较长，人员在管子中要消耗大量氧气，时间长了管内会缺氧，影响健康。另外，管内涂料也会散发一些有害气体，影响健康。还有，在作业过程中还会有一些粉尘浮游在空气中也会影响作业人员健康，最后还有钢管焊接过程中有许多有害烟雾，它不仅影响作业人员健康，而且也影响测量。所以必须进行通风。通风的形式有鼓风、抽风及二者组合。
鼓风式就是把风机置于工作坑的地面上，且在风口附近的环境要好一些，把地面上的新鲜空气通过鼓风机吹到掘进机或工具管内。鼓风式的缺点是通风距离不长，被驱散的浑浊空气会经过整个管道一直到达工作坑内。
抽风式是将抽风机安装在工作坑的地面上，把抽风管道一直通到挖掘面或挖掘机操作室内，风机在抽风时产生负压。风量要大，负压要高，这样才能得到满意的效果。抽风式通风过程中，浑浊的空气从吸入口沿风管排出管内，直到地面上，工作坑上部的新鲜空气不断对管内进行补充，通风效果好。如果距离较长，可以用两台抽风机串联使用。
两种混合使用即组合式通风可分为长鼓短抽和长抽短鼓。长鼓短抽是以鼓风机为主，抽风为辅的通风方法。长抽短鼓就是抽风为主，鼓风为辅。对于距离较长的情况，可将两台相同型号的风机串联起来使用。
5 结语
长输管道顶管施工由于其距离长的原因，就会有许多因素对顶管有制约作用，对施工工艺选择以及对施工质量的控制是关键。顶管技术是一门综合技术，在长输管道施工中应用越来越广，并且越来越成熟。
参考文献
[1] 何大鹏，陈磊. 顶管施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2010，3（9）：146-147.
[2] 余彬泉，陈传灿. 顶管施工技术册[M].人民交通出版社，北京.1998.29-32.